Основные принципы конструирования препаратов ковалентно иммобилизованных ферментов

Для целей иммобилизации существует буквально неогра­ниченный набор различных материалов: неорганических (стекла, керамика, оксиды металлов и т. д.), природных полимеров (целлюлоза, хитин, агароза_т крахмал и другие полисахариды) и, конечно, синтетических полимеров и сополимеров (см. гл. \). Одни из этих веществ могут быть использованы непосредственно в качестве носителей, другие предварительно должны быть под-

вергнуты специальной химической обработке активаторалш или модифицирующими агентами. Иными словами, ««химическая методология» иммобилизации не испытывает недостатка ни в вы­боре исходных материалов, ни в способах их трансформации. Однако вое это составляет предмет и задачи тактики. Что же касается стратегической линии, то она базируется на принципах конструкции конечного препарата, а таких принципов всего три. Дело в том, что независимо от числ$ и химической природы компонентов» вовлеченных в процесс иммобилизации, числа и сложности отдельных стадий этого процесса, принци­пиально различающихся элементов-блоков химических конструк­ций не более трех; собственно молекула фермента (Ф), но­ситель (Н) и сшивающий би- или полифункциональный реа­гент (С), называемый также «сшивка», «вставка*, «ножка», «спейсер» ит.п,

< Таким образом, ковалентная иммобилизация ферментов под­разумевает создание конструкций из связанных химическими связями трех элементов: Н—С — Ф (как максимум) и (или) двух, Н — Ф и С — Ф {как минимум). В свою очередь прин­ципы конструирования соответствующих конъюгатов можно на* глядно обозначить терминами «пришивка» (для Н — Ф), «сшив­ка» {для Н — С — Ф) и «вшивка» {для С — Ф).

Рассмотрим эти принципы более подробно. При наличии на поверхности носителя функциональных групп» способных всту­пать в химические реакции с функциональными группами фер­мента с образованием ковалентных связей: получение иммобили-зованного фермента сводится к исключительно простой про­цедуре, аналогичной используемой для физической адсорбции фермента на носителе. Методических различий здесь действи­тельно нет: в раствор фермента вводится носитель и фермент на нем адсорбируется, однако адсорбция при химической иммобилизации необратимая — фермент пришивается к носителю одной или несколькими ковалентными связями (рис. 11, а). Тесный контакт белка с носителем может оказаться нежелатель­ным, например, из-за неблагоприятно го изменения микросреды фермента, стерических и диффузионных ограничений. Выходом из такой ситуации становится отдаление молекулы иммобнлизо ванного фермента от поверхности носителя на некоторое рас­стояние. Для этой цели применяются сшивающие реагенты раз­личной длины. Они могут быть как простыми бифункциональ­ными (т. е. с двумя одинаковыми или различными по химиче­ской природе реакционноспособными группировками), так и весь­ма сложными полифункциональными реагентами, в том числе построенными из отличающихся по химической природе звеньев с различными по прочности связями между ними. Тем не менее здесь используется один общий принцип ковал^нтной иммобили­зации — сшивка фермента с носителем посредством сшивающего агента (рис. 11,6).